以蛭石为主的复配基质对黄瓜育苗的影响

2021-11-19徐诚轩正英张娟杨鸿基杨建超杨平刘衍晨马新超张凯浩高亚宁

江苏农业科学 2021年20期

徐诚轩正英张娟杨鸿基杨建超杨平刘衍晨马新超张凯浩高亚宁

摘要：以蛭石为主要材料，筛选适宜黄瓜育苗的基质配方，为新疆黄瓜育苗基质的多样性提供理论参考，为新疆丰富的蛭石资源拓宽利用途径。试验以新疆本地蛭石为主要基质原材料，添加不同体积的废弃物炉渣和菇渣进行基质复配，以“新泰密刺”作为供试黄瓜品种，以纯蛭石作为对照，研究以蛭石为主的不同基质对温室黄瓜育苗的影响。试验结果表明：处理A5（蛭石 ∶炉渣 ∶菇渣=2 ∶1 ∶1）和A7（蛭石 ∶炉渣 ∶菇渣=3 ∶1 ∶1）的出苗率高于CK（9267%），分别为97.33%和95.33%;A5的壮苗指数显著高于CK，A7的壮苗指数与CK无显著差异，A5、A7和CK的壮苗指数分别为：0.196、0.188和0.155;处理A5和A7的综合评价系数分别为0.744和0.984，分别排第二和第一，对照CK的综合评价系数排名居第五。可见处理A5和A7适宜用作黄瓜育苗基质使用，其中A7育苗效果最佳。

关键词：蛭石;黄瓜;育苗;基质配方

中图分类号：S642.206 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）20-0148-06

收稿日期：2021-06-01

基金项目：新疆生产建设兵团科技攻关项目（编号：2018BB046）。

作者简介：徐诚（1995—），男，四川绵阳人，硕士，主要从事设施农业研究。E-mail：tome57@163.com。

通信作者：张娟，博士研究生，副教授，主要从事设施栽培研究。E-mail：50237606@qq.com。

新疆蛭石主要产于尉犁蛭石矿，是世界上罕见的超大型矿床，储量居全国第一，有很大的开发前景[1-2]。前人就蔬菜的基质配方筛选工作已开展了许多研究，黄沙、炉渣、椰糠、菇渣、药渣、花生壳、番茄秸秆、水稻秸秆、树叶等材料均被用于基质筛选研究[3-10]，吴慧等将腐熟的棉花秸秆与草炭、蛭石、珍珠岩按不同比例配成复合基质，开展了水果黄瓜的育苗试验，试验结果表明：棉花秸秆 ∶蛭石 ∶草炭=2 ∶1 ∶1 可以推荐作为水果黄瓜育苗基质[11];张硕等以完全发酵后的玉米芯和甘蔗渣为原料，添加不同体积的蛭石和草炭进行混配后开展了黄瓜育苗试验，试验结果表明：处理T6（甘蔗渣 ∶蛭石体积比=1 ∶1）和处理T4（玉米芯 ∶蛭石 ∶草炭体积比=1 ∶1 ∶1）可以作为黄瓜育苗基质使用[12];巩芳娥等以腐熟的玉米秸秆、牛粪、蛭石、草炭为基质材料，复配后以黄瓜为试材进行穴盘育苗试验，研究了复合基质的理化性状和对黄瓜育苗的应用效果，试验结果表明：不同基质对黄瓜幼苗的影响存在显著差异，草炭 ∶玉米秸秆 ∶牛粪 ∶蛭石=2 ∶2 ∶4 ∶2配比基质的黄瓜幼苗在生物量、生理特性和塞子苗质量等方面均优于对照及其他处理[13]。虽然前人就黄瓜的育苗基质筛选已开展了大量研究，但是以新疆储量丰富的蛭石资源为主要基质原材料的研究却鲜有报道。本试验以蛭石为主要基质原材料，加以不同体积的废弃物炉渣和菇渣，以“新泰密刺”黄瓜为供试品种，开展了黄瓜育苗试验，研究了复合基质的理化性质及其对黄瓜幼苗生长指标和生理指标的影响，以期筛选出以蛭石为主，适宜黄瓜育苗的基质配方，为新疆本地蛭石资源在黄瓜育苗上的利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

試验于2020年9—12月在塔里木大学园艺试验站智能温室内进行，试验中部分指标测定于塔里木大学南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室内完成。

试验所采用的蛭石产于新疆阿克苏市，该蛭石粒径小于4 mm;炉渣采购于新疆阿拉尔市十二团锅炉房，过5 mm筛备用;菇渣由塔里木大学食用菌研究所提供，为平菇生产废弃物，经腐熟（将菇渣加水至含水量约70%，起堆覆膜，堆沤3个月）备用;供试黄瓜品种为山东省新泰市祥云种业有限公司生产的“新泰密刺”。

1.2 试验设计

该试验中蛭石、炉渣和菇渣的配比见表1，共9个处理，以纯蛭石作为对照（CK），随机区组设计，采用50孔穴盘开展育苗试验，每个处理1盘，3次重复，选取饱满的种子直播，不采取催芽措施，每穴1粒。出苗后每个穴盘选取长势一致的5棵苗标记，开展后期指标测定工作。

1.3 指标测定及方法

1.3.1 基质理化性质测定（1）基质物理性质测定参考郭世荣的方法[14]，取已知体积为V的铝盒称质量记作m1，在称过质量的铝盒中加满已知基质，称质量记为m2，然后在水中浸泡24 h，取出称质量记作m3，待水分自由沥干至不滴水称质量记作m4，计算公式如下：

容重（g/cm3）=（m2-m1）/V;

总孔隙度=（m3-m2）/V×100%;

通气孔隙度=（m3-m4）/V×100%;

持水空隙=总孔隙度-通气空隙度。

（2）pH值、电导率EC值的测定参考鲍士旦的方法[15]：取已知风干的基质样品和去离子水1 ∶5 的体积混合，振荡仪振荡30 min，过滤后用pHs-3cpH（上海雷磁）测定pH值;用DDS-307电导率仪（上海雷磁）测定EC值。

（3）复配基质的有机质含量、速效氮、速效磷、速效钾、Ca、Mg含量由苏州科铭生物技术有限公司测定。

1.3.2 生长指标测定（1）出苗率：以子叶破土展开为准，播种后出苗过半（8 d）记录出苗率1次，此后每3 d记录1次，直至出苗率稳定。

出苗率=（出苗的种子数/播种总数）×100%。

（2）株高：根茎基部到生长点的高度，采用直尺测量，播种后20 d记录第1次，此后每10 d记录1次，连续记录4次。

（3）茎粗：平行于子叶方向距基质面约1 cm处，采用游标卡尺测量，播种后20 d记录第1次，次后每10 d记录1次，连续记录4次。

（4）叶面积：育苗后50 d，每个重复中取从下往上第2片真叶5片，采用万深LA-S植物图像分析仪扫描得出。

（5）地上（下）干（鲜）质量：每个重复中取样5株进行测定，鲜质量直接采用电子天平称量得出，干质量是先将植株鲜样置于温度为105 ℃的烘箱中杀青15 min，此后温度调整至80 ℃恒温烘干24 h，取出采用电子天平称量得出干质量。

壮苗指数 =（茎粗/株高）× 全株干质量[16]。

（6）根系活力：育苗后50 d，每个重复中取长势均匀一致的幼苗5株，将幼苗根系完整取出、洗净、混匀采用TTC法[17]测定。

（7）叶片叶绿素含量：育苗后50 d，每个重复中取长势均匀一致的幼苗5株，取从下往上第二片真叶采用丙酮法[17]测定。

1.3.3 综合评价方法采用模糊数学中的隶属函数方法[18] ，对不同处理黄瓜植株不同生长指标进行综合评价。

（1）分别对不同基质栽培条件下的黄瓜植株，用下式求该指标隶属数值：

X（f）=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。

式中：X为某一处理的某一指标的测定值，Xmax为该指标测定值中的最大值，Xmin为该指标测定值的最小值。

（2）当某指标与植株优劣呈负相关时，利用反隶属函数计算其隶属函数值：

X（f）=1-[（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）]。

（3）将各处理不同指标的隶属函数值进行累加，取其平均值，即为综合评价系数。

1.4 数据分析

采用Excel 2010对试验数据进行处理，采用统计软件DPS v7.05对数据进行方差分析和差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同基质配比物理性质的比较

由表2可见，不同基质配比的容重均存在差异，经过复配后的基质容重都高于对照CK，CK的容重最小，为0.21 g/cm3，炉渣占比50%的处理A2容重最大，为0.65 g/cm3，A1次之，容重为0.53 g/cm3，处理A5、A7、A8三者容重无显著差异。从表2中数据可知复配后的基质总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度和气水比均低于对照CK，对照CK的总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度和气水比分别为9411%、26.79%、67.31%和0.40;A1的总孔隙度和通气孔隙度均最小，分别为为67.88%、12.91%，A2的持水空隙最小，为52.58%，处理A3、A4和A6的持水空隙都仅次于CK，且相互之间差异不显著;各处理的气水比均在0.23～0.40之间，其中处理A1和A3的气水比最小，为0.23。

2.2 不同基质配比化学性质的比较

由表3可见，不同配比的基质均呈现弱碱性，对照CK的pH值显著高于其他处理，pH值达到847，其他处理的pH值在730～7.60区间，处理A1、A3、A7和A8的pH值低于CK但显著高于其他处理，且相互之间无显著差异。处理CK的电导率EC值最低，为0.35 mS/cm，显著低于其他处理，其次是处理A2的EC值为 0.58 mS/cm，显著低于除CK外的其他处理组;菇渣占比为50%的处理A3的EC值最大，为2.65 mS/cm，处理A1、A5、A6、A7和A8的EC值均在1.00～2.00 mS/cm 之间。

处理A1、A8的速效氮和速效钾含量均显著高于对照CK，CK的速效氮和速效钾含量分别为 3.97 mg/kg 和0.14 g/kg，除A2外其他处理的速效磷含量也显著高于对照CK，处理A2（10.53 mg/kg）的速效磷含量显著低于对照CK（20.55 mg/kg），处理A3的速效氮、磷、钾含量均最大，分别为 220.03 mg/kg、284.41 mg/kg和6.88 g/kg，分别是对照CK的55倍、14倍和49倍，处理A4的速效氮和速效磷含量与含量最高的A3差异不显著。

对照CK的有机质含量显著低于其他处理组，为1.72%，处理A1、A2、A3、A5、A7和A8的有机质含量均在10%以上，A4和A6的有机质含量在9%～10%区间。处理A1、A2、A3、A4、A5、A7和A8的Ca含量均显著高于对照CK，其中处理A1的Ca含量最高，为50.58 g/kg，处理A6的Ca含量显著低于对照CK，CK的Ca含量为10.34 g/kg。对照CK拥有最高的Mg含量，为103.57 g/kg，显著高于其他处理组，Mg含量较高的前5位分别是CK>A4>A6>A8>A3，Mg含量最低的是处理A5，含量为 14.97 g/kg。

2.3 不同基质配比对黄瓜出苗率的影响

从图1中可以看出，出苗稳定后，处理A2、A5、A6、A7和CK出苗率差异不显著，且出苗率均在90%以上;处理A5出苗率最高，达97.33%，处理A1和A8的出苗率较低，分别为84%和88.66%。在播种后11 d，处理A5、A6、A7和CK的出苗率就已经超过了90%，而此时处理A1出苗率仅为57%。在播种后8 d，处理A2、A5、A6、A7和CK出苗率均在80%以上。

2.4 不同基质配比对黄瓜幼苗株高的影响

由表4可知，在播种后50 d，对照CK的株高最高，为11.40 cm，处理A7的株高为10.77 cm，与对照CK无显著差异，处理A1的株高最矮，为 8.21 cm，處理A2、A3、A4、A5和A8株高无显著差异，均显著低于对照CK;在播种后20、30、40 d，对照CK的株高都高于其他处理，且与处理A7差异不显著，可见A7和CK在整个苗期，株高增长都强于其他处理。

2.5 不同基质配比对黄瓜幼苗茎粗的影响

表5是不同基质配比对黄瓜幼苗茎粗生长的影响，在播种后50 d，处理A7的茎粗显著高于包括CK在内的其他处理，为3.81 mm，处理A2、A5、A6的茎粗分别是3.29、3.35、3.24 mm，与CK（3.43 mm）不存在显著差异，在各处理中A1的茎粗最小，为2.72 mm。在播种后20 d和播种后 30 d，处理A2、A5、A6、A7、CK茎粗均不存在显著差异，而在播种后40 d，A5与A7、CK呈显著差异，A7和CK差异不显著，而在播种后50 d，A7茎粗显著大于CK;可见处理A7能持续为幼苗提供良好的根际环境或营养。

2.6 不同基质配比对黄瓜幼苗叶面积的影响

从图2可以看出，處理A7的叶面积最大，为24.47 cm2，显著大于包括CK在内的其他处理，高过CK叶面积6%;处理A5和CK叶面积差异不显著，分别为21.99、23.11 cm2，处理A1、A2、A3、A4、A6和A8的叶面积显著低于CK，其中处理A4的叶面最小，为15.34 cm2。

2.7 不同基质配比对黄瓜幼苗叶绿素的影响

表6是不同基质配比对黄瓜幼苗叶绿素含量的影响，处理A5和A7的叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素a+b含量均显著高于对照CK;处理A7的叶绿素a含量最高，为1.44 mg/g，A5次之，叶绿素a含量为1.35 mg/g，A5与A7叶绿素a含量无显著差异，A6的叶绿素a含量显著高于CK（1.11 mg/g），为1.26 mg/g;A7的叶绿素b含量最高，为0.51 mg/g，A5次之，叶绿素b含量为0.48 mg/g，A2、A5、A6和A7的叶绿素b含量均高于对照CK（0.39 mg/g）;A7的叶绿素a+b含量最高，为1.95 mg/g，处理A2、A5、A6和A7的叶绿素a+b含量均高于对照CK（1.50 mg/g）。

2.8 不同基质配比对黄瓜幼苗根系活力的影响

从图3可以看出，A2、A5和A7的根系活力显著高于对照CK的227.83 μg/（g·h），根系活力分别为255.81、247.46、251.36 μg/（g·h），处理A6的根系活力为226.46 μg/（g·h），与CK差异不显著，处理A8的根系活力最低，为171.48 μg/（g·h）。

2.9 不同基质配比对黄瓜幼苗生物量积累的影响

从表7可知，对照CK的地上鲜质量最大，为4777 g，处理A2、A4、A5和A7的地上鲜质量与CK无显著差异;处理A2的地下鲜质量最大，为0.484 g，处理A2、A5、A6和A7的地上干质量与CK无显著差异;处理A7的地下鲜质量最大，显著高于包括CK在内的其他处理，为1.149 g，处理A2、A5和A6的地下鲜质量均高于对照CK;处理A7的地下干质量最大，为0.049 g，处理A2、A5、A6和A7的地下干质量均显著大于CK。处理A5的壮苗指数最大，为0.196，处理A2、A4、A5和A7的壮苗指数显著高于对照CK，壮苗指数由大到小排序依次为：A5>A7>A2>A4>A6>CK>A3>A8>A1。

2.10 不同基质配比对黄瓜幼苗生长指标影响的综合评价

由表8可知，处理A7的生物量积累的评价系数均为1，优于包括CK在内的其他处理，茎粗和叶面积也仅次于A4处理，A7的综合评价系数最高，为0.984;处理A5的茎粗、叶面积和生物量指标较为均衡，评价系数均在0.5以上，综合评价系数为0.744;处理A4在茎粗和叶面积指标优于包括CK在内的其他处理，地下鲜质量却不及其他处理，地下干质量的评价系数在0.5以下，综合评价系数为0.620;处理A6的地下指标均评价系数在0.5以下，综合评价系数为0.619;对照CK的茎粗和叶面积仅次于A4和A7，地上指标的评价系数未达0.5，综合评价系数为0.605;根据对黄瓜幼苗茎粗、叶面积、生物量进行综合评价排序由大到小依次为：A7>A5>A4>A6>CK>A2>A3>A8>A1。

3 讨论

3.1 不同基质配比对基质理化性质的影响

郭世荣提出容重在0.1～0.8 g/cm3、总孔隙度在54%～96%范围内、气水比在0.25～0.50范围内的基质最适宜用作植物生长[14]，本试验中A2、A4、A5、A6、A7、A8、CK在内的所有处理均能满足上述要求，理论上可作为基质用于植物生长，A1和A3的气水比略低于适宜气水比的下限0.25，A1和A3的气水比均为0.23，A1和A3气水比偏低可能是由较高占比的菇渣所导致，此推测与郭世荣的观点[14]相似，即过高的菇渣占比不适于用作基质供植物生长。

CK和复配后的基质pH均呈现弱碱性，在基质复配过程中，通过加以碱性较弱的炉渣和菇渣来降低复配基质的碱性，使得复配基质的pH都能控制在pH值=8以下。由于菇渣的EC值远高于蛭石（035 mS/cm）和炉渣（0.54 mS/cm），达到3.6 mS/cm，故复配后的基质EC值主要受菇渣在复配基质中占比的影响，菇渣占比在33%以上的A1、A2、A4和A8的EC值均在1.5 mS/cm以上，本试验对菇渣的研究结果和时连辉等对菇渣高EC值的研究结果[19]相似，纯菇渣的EC值大大超出了理想基质的EC值范围。

由于基质材料炉渣和菇渣有机质含量无显著差异，导致除CK外的其他复配基质的有机质含量均在9%以上。除C、H、O、N、P、K外，黄瓜还对Ca和Mg有较大需求[14]，本试验中复配基质中的Ca含量主要由菇渣提供，Mg含量则主要由蛭石提供。

3.2 不同基质配比对黄瓜幼苗的影响

试验结果表明物理性质均在理想范围内的处理A2、A5、A6、A7和CK在播种后8 d的出苗率均在80%以上，最终出苗率均在90%以上，可见以上处理的出苗比较整齐一致，这与赵振宇等的“容重小，孔隙度大，透气性好，利于出苗”的结论[20]一致。幼苗生长过程中，在播种后30 d后幼苗生长缓慢，而在播种后40 d后生长速度有所恢复，可能是由于育苗场所智能温室在育苗中后期进行暖气检修，暖气供应不足，温度较低，导致中后期幼苗生长一度放缓影响了整个育苗工作的进程。

研究中发现处理A5和A7叶面积大且叶绿素含量高，A5和A7叶面积分别为21.99、24.47 cm2，A5和A7的叶绿素a+b含量分别为183、1.95 mg/g，以上处理的壮苗指数高于包括CK在内的其他处理，为0.196和0.188，可见基质理化性质影响幼苗的叶面积、叶绿素等指标，促使幼苗更大程度地从外界获取物质积累，从而提高自身壮苗指数。从对黄瓜幼苗部分生长指标综合评价系数可以看出，最优处理A7，其次是A5，可见处理A5和A7可作为黄瓜育苗基质使用，其中A7的育苗效果最好。

4 结论

处理A5（蛭石 ∶炉渣 ∶菇渣=2 ∶1 ∶1）和A7（蛭石 ∶炉渣 ∶菇渣=3 ∶1 ∶1）的出苗率高于CK（92.67%），分别为97.33%和95.33%;A7的茎粗显著高于CK，而A5的茎粗与CK差异不显著;A5和A7的叶绿素a+b含量、根系活力均显著高于对照CK;A5（0.196）的壮苗指数显著高于CK（0155），而A7（0.188）的壮苗指数与CK无显著差异;通过对黄瓜苗期部分指标进行综合评价，A7和A5分别排第一和第二，对照CK排第五，可见处理A5和A7适宜用作黄瓜育苗基质使用，其中A7育苗效果最佳。

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